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Inhaltsverzeichnis
| 1 | Die Physik - eine Naturwissenschaft. | 7 |
| 1.1 | Die Entwicklung der Physik als Wissenschaft. | 8 |
| 1.2 | Denk- und Arbeitsweisen in der Physik. | 15 |
| 1.2.1 | Begriffe und Größen in der Physik. | 15 |
| 1.2.2 | Gesetze, Modelle und Theorien in der Physik. | 19 |
| 1.2.3 | Erkenntniswege in der Physik. | 23 |
| 1.2.4 | Tätigkeiten in der Physik. | 28 |
| 1.2.5 | Lösen physikalisch-mathematischer Aufgaben. | 35 |
| 1.2.6 | Vorbereiten, Durchführen und Auswerten physikalischer Experimente. | 41 |
| 2 | Mechanik. | 49 |
| 2.1 | Grundeigenschaften von Körpern und Stoffen. | 50 |
| 2.1.1 | Volumen, Masse und Dichte. | 50 |
| 2.1.2 | Teilchenanzahl, Stoffmenge und Aufbau der Stoffe. | 51 |
| 2.2 | Kinematik. | 56 |
| 2.2.1 | Beschreibung von Bewegungen. | 56 |
| 2.2.2 | Gleichförmige geradlinige Bewegungen. | 61 |
| 2.2.3 | Gleichförmige Kreisbewegungen. | 62 |
| 2.2.4 | Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegungen. | 64 |
| 2.2.5 | Der freie Fall. | 66 |
| 2.2.6 | Überlagerung von Bewegungen. | 68 |
| 2.3 | Dynamik. | 75 |
| 2.3.1 | Kräfte und ihre Wirkungen. | 75 |
| 2.3.2 | Die newtonschen Gesetze. | 80 |
| 2.3.3 | Arten von Kräften. | 83 |
| 2.4 | Energie, mechanische Arbeit und Leistung. | 90 |
| 2.4.1 | Energie und Energieerhaltung. | 90 |
| 2.4.2 | Die mechanische Arbeit. | 94 |
| 2.4.3 | Die mechanische Leistung. | 97 |
| 2.4.4 | Der Wirkungsgrad. | 98 |
| 2.5 | Mechanik starrer Körper. | 99 |
| 2.5.1 | Statik starrer Körper. | 99 |
| 2.5.2 | Kinematik rotierender starrer Körper. | 101 |
| 2.5.3 | Dynamik rotierender starrer Körper. | 104 |
| 2.6 | Impuls und Drehimpuls. | 108 |
| 2.6.1 | Kraftstoß, Impuls und Impulserhaltungssatz. | 108 |
| 2.6.2 | Unelastische und elastische Stöße. | 115 |
| 2.6.3 | Der Drehimpuls und seine Erhaltung. | 119 |
| 2.7 | Gravitation. | 122 |
| 2.7.1 | Das Gravitationsgesetz. | 122 |
| 2.7.2 | Gravitationsfelder. | 128 |
| 2.8 | Mechanische Schwingungen und Wellen. | 136 |
| 2.8.1 | Entstehung und Beschreibung mechanischer Schwingungen. | 136 |
| 2.8.2 | Überlagerung von Schwingungen. | 145 |
| 2.8.3 | Entstehung und Beschreibung mechanischer Wellen. | 146 |
| 2.8.4 | Ausbreitung und Eigenschaften mechanischer Wellen. | 150 |
| 2.8.5 | Akustik. | 156 |
| Ergänzungen und Vertiefungen: GALILEI und die Bewegungsgesetze 67, Physik und Sport 72, Physik und Straßenverkehr 86, Kräfte beim Schwimmen und Fliegen 89, Höhepunkte der bemannten Weltraumfahrt 126, HOHMANN-Bahnen und Swing-by-Manöver 135, Zusammensetzung von Wellen und FOURIER-Analyse 155, Physik und Musik 158, Ultraschall und seine Anwendung 160 Das Wichtigste im Überblick: Kinematik 74, Dynamik 121, Gravitation, Schwingungen und Wellen 161 | ||
| Aufgaben zur Mechanik. | 162 | |
| 3 | Thermodynamik. | 175 |
| 3.1 | Betrachtungsweisen und Modelle in der Thermodynamik. | 176 |
| 3.1.1 | Die phänomenologische Betrachtungsweise. | 176 |
| 3.1.2 | Die kinetisch-statistische Betrachtungsweise. | 177 |
| 3.2 | Thermisches Verhalten von Körpern und Stoffen. | 179 |
| 3.2.1 | Temperatur, innere Energie und Wärme. | 179 |
| 3.2.2 | Wärmeübertragung. | 182 |
| 3.2.3 | Volumen- und Längenänderung von Körpern. | 188 |
| 3.2.4 | Aggregatzustände und ihre Änderungen. | 190 |
| 3.2.5 | Die Gasgesetze. | 194 |
| 3.3 | Kinetische Theorie der Wärme. | 198 |
| 3.3.1 | Der atomare Aufbau der Stoffe. | 198 |
| 3.3.2 | Kinetische Gastheorie. | 201 |
| 3.4 | Hauptsätze der Thermodynamik. | 211 |
| 3.4.1 | Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik. | 211 |
| 3.4.2 | Kreisprozesse. | 222 |
| 3.4.3 | Der 2. und 3. Hauptsatz der Thermodynamik. | 231 |
| 3.5 | Temperaturstrahlung und Strahlungsgesetze. | 240 |
| Ergänzungen und Vertiefungen: Wärmequellen im All - die Sterne 186, Wärmekraftwerke 227, Reale Kreisprozesse 229, Selbstorganisation - Grundlage der Evolution 237, Der Mensch als thermodynamisches System 238, Der Treibhauseffekt - eine Lebensnotwendigkeit 244, Die Sonne - ein glühender Gasball 246 | ||
| Das Wichtigste im Überblick: Thermisches Verhalten von Körpern und Stoffen 193, Thermisches Verhalten von Gasen 210, Hauptsätze der Thermodynamik und Kreisprozesse 239 | ||
| Aufgaben zur Thermodynamik. | 248 | |
| 4 | Elektrizitätslehre und Magnetismus. | 253 |
| 4.1 | Das elektrische Feld. | 254 |
| 4.1.1 | Elektrische Ladungen. | 254 |
| 4.1.2 | Elektrische Felder. | 260 |
| 4.1.3 | Geladene Teilchen in elektrischen Feldern. | 272 |
| 4.2 | Das magnetische Feld. | 277 |
| 4.2.1 | Magnetische Felder von Dauer- und Elektromagneten. | 277 |
| 4.2.2 | Beschreibung magnetischer Felder durch Feldgrößen. | 280 |
| 4.2.3 | Geladenen Teilchen und Stoffe in magnetischen Feldern. | 283 |
| 4.3 | Elektromagnetische Induktion. | 293 |
| 4.3.1 | Grundlagen der elektromagnetischen Induktion. | 293 |
| 4.3.2 | Das Induktionsgesetz. | 297 |
| 4.3.3 | Lenzsches Gesetz und Selbstinduktion. | 299 |
| 4.3.4 | Generatoren. | 303 |
| 4.3.5 | Transformatoren. | 305 |
| 4.4 | Der Gleichstromkreis. | 309 |
| 4.5 | Elektrische Leitungsvorgänge. | 316 |
| 4.5.1 | Elektrische Leitungsvorgänge in Metallen. | 316 |
| 4.5.2 | Elektrische Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten. | 322 |
| 4.5.3 | Elektrische Leitungsvorgänge in Gasen. | 323 |
| 4.5.4 | Elektrische Leitungsvorgänge im Vakuum. | 325 |
| 4.5.5 | Elektrische Leitungsvorgänge in Halbleitern. | 326 |
| 4.5.6 | Analoge und digitale Signalverarbeitung. | 335 |
| 4.6 | Wechselstromkreis. | 341 |
| 4.6.1 | Größen zur Beschreibung eines sinusförmigen Wechselstromes. | 341 |
| 4.6.2 | Ohmsche, induktive und kapazitive Widerstände im Wechselstromkreis. | 344 |
| 4.6.3 | Zusammenwirken von Widerständen im Wechselstromkreis. | 348 |
| 4.7 | Elektromagnetische Schwingungen und Wellen. | 352 |
| 4.7.1 | Elektromagnetische Felder. | 352 |
| 4.7.2 | Elektromagnetische Schwingungen. | 356 |
| 4.7.3 | Hertzsche Wellen. | 360 |
| 4.7.4 | Das Spektrum elektromagnetischer Wellen. | 368 |
| Ergänzungen und Vertiefungen: Bestimmung der Elementarladung 273, Elektrische Erscheinungen in der Atmosphäre 288, Riesenbeschleuniger für kleinste Teilchen 290, Der Mensch - ein elektrisches Wesen 314, Supraleitung - Entdeckung, Erklärung, Anwendung 321, Touchscreens - Bildschirme mit Gefühl 337, Der Scanner - eine Möglichkeit zur digitalen Bilderzeugung 338 | ||
| Das Wichtigste im Überblick: Elektrische Felder 276, Magnetische Felder und elektromagnetische Induktion 308, Gleichstromkreis und elektrische Leitungsvorgänge 339, Elektrische Bauelemente 340, Wechselstromkreis, elektromagnetische Schwingungen und Wellen 370 | ||
| Aufgaben zur Elektrizitätslehre. | 371 | |
| 5 | Optik. | 381 |
| 5.1 | Modelle für das Licht. | 382 |
| 5.1.1 | Das Modell Lichtstrahl. | 382 |
| 5.1.2 | Das Modell Lichtwelle. | 383 |
| 5.2 | Ausbreitung des Lichtes in Stoffen und im Vakuum. | 384 |
| 5.2.1 | Die Lichtgeschwindigkeit. | 384 |
| 5.2.2 | Reflexion und Brechung von Licht. | 386 |
| 5.2.3 | Streuung und Absorption von Licht. | 395 |
| 5.3 | Bilder und optische Geräte. | 396 |
| 5.3.1 | Bildentstehung an Spiegeln und Linsen. | 396 |
| 5.3.2 | Optische Geräte. | 406 |
| 5.4 | Beugung und Interferenz von Licht. | 410 |
| 5.5 | Polarisation von Licht. | 423 |
| 5.6 | Licht und Farben. | 427 |
| 5.6.1 | Spektren und Spektralanalyse. | 427 |
| 5.6.2 | Mischung von Farben. | 429 |
| Ergänzungen und Vertiefungen: Die Lichtgeschwindigkeit - eine fundamentale Naturkonstante 385, Refraktoren und Spiegelteleskope 404, Eine alternative Beschreibungsmöglichkeit - das Zeigermodell 420 | ||
| Das Wichtigste im Überblick: Strahlenoptik 409, Wellenoptik 431 | ||
| Aufgaben zur Optik. | 432 | |
| 6 | Quantenphysik. | 437 |
| 6.1 | Quanteneffekte bei elektromagnetischer Strahlung. | 438 |
| 6.1.1 | Der äußere lichtelektrische Effekt. | 438 |
| 6.1.2 | Energie, Masse und Impuls von Photonen. | 442 |
| 6.1.3 | Röntgenstrahlung. | 444 |
| 6.2 | Interferenz von Quantenobjekten. | 452 |
| 6.3 | Komplementarität und Unbestimmtheit. | 458 |
| 6.3.1 | Komplementarität bei Doppelspalt-Experimenten. | 458 |
| 6.3.2 | Unbestimmtheit von Ort und Impuls. | 464 |
| Ergänzungen und Vertiefungen: Komplementarität am Interferometer: Ein Experiment von 1991 462 | ||
| Das Wichtigste im Überblick: Quantenphysik 468 | ||
| Aufgaben zur Quantenphysik. | 469 | |
| 7 | Atom- und Kernphysik. | 473 |
| 7.1 | Physik der Atomhülle. | 474 |
| 7.1.1 | Grundexperimente der Atomphysik. | 474 |
| 7.1.2 | Atommodelle. | 477 |
| 7.1.3 | Die Energieniveaus der Atomhülle im physikalischen Experiment. | 486 |
| 7.1.4 | Spontane und induzierte Emission. | 488 |
| 7.2 | Physik des Atomkerns. | 492 |
| 7.2.1 | Atomkerne, Radioaktivität und radioaktive Strahlung. | 492 |
| 7.2.2 | Kernmodelle. | 506 |
| 7.2.3 | Kernenergie. | 509 |
| 7.2.4 | Elementarteilchen. | 514 |
| Ergänzungen und Vertiefungen: SCHRÖDINGER-Gleichung und Psi-Funktion 484, Der CD-Player - Laserphysik im Alltag 490, Kernfusion 512, Das Standardmodell 516 | ||
| Das Wichtigste im Überblick: Physik der Atomhülle 491, Physik des Atomkerns 518 | ||
| Aufgaben zur Atom- und Kernphysik. | 519 | |
| 8 | Spezielle Relativitätstheorie. | 523 |
| 8.1 | Von der klassischen Physik zur Relativitätstheorie. | 524 |
| 8.1.1 | Die klassischen Vorstellungen von Raum und Zeit. | 524 |
| 8.1.2 | Inertialsysteme und das galileische Relativitätsprinzip. | 525 |
| 8.1.3 | Das MICHELSON-MORLEY-Experiment. | 528 |
| 8.2 | Grundaussagen der speziellen Relativitätstheorie. | 530 |
| 8.3 | Relativistische Kinematik. | 532 |
| 8.4 | Relativistische Dynamik. | 543 |
| 8.5 | Hinweise zur allgemeinen Relativitätstheorie. | 549 |
| Ergänzungen und Vertiefungen: MINKOWSKI-Diagramme 538, Satellitengestützte Funknavigation 540 | ||
| Das Wichtigste im Überblick: Spezielle Relativitätstheorie (STR) 551 | ||
| Aufgaben zur speziellen Relativitätstheorie. | 552 | |
| 9 | Ausblick auf weitere Teilgebiete der Physik. | 555 |
| A | Anhang. | 559 |
| Nuklidkarte 560, Periodensystem der Elemente 562, Physikalische Konstanten 563, Größen, Einheiten und Beziehungen zwischen den Einheiten 564, Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems 569 | ||
| Register. | 572 |
